El documento trata sobre emulsiones, sistemas en los que un líquido se dispersa en otro en forma de glóbulos pequeños. Explica que requieren emulsionantes para ser estables y las principales características de estos, como su HLB. También describe los diferentes tipos de emulsiones según su composición y estabilidad, factores que afectan su tipo e inestabilidades comunes.

1. SEMINARIO SOBRE EMULSIONES Ricardo C. Pasquali Cátedra de Farmacotecnia I Facultad de Farmacia y Bioquímica Universidad de Buenos Aires [email_address]

2. Las emulsiones son sistemas de al menos dos fases en los cuales un líquido se dispersa en otro líquido en la forma de glóbulos o gotitas pequeñas. Farmacopea Argentina VII

3. Las emulsiones son sistemas termodinámicamente inestables. La inestabilidad se debe al aumento del área ( Δ A ) durante la emulsificación, que produce un incremento de la entalpía libre de Gibbs ( Δ G ). es la tensión interfacial.

4. Las microemulsiones no son un tipo de emulsiones. A diferencia de estas últimas, son sistemas termodinámicamente estables.

6. Fase dispersante (continua) Fase dispersa (discontinua)

8. PARTÍCULAS SÓLIDAS FINAMENTE DIVIDIDAS

9. TENSIOACTIVOS Catiónico Anfotérico No iónico Aniónico

10. TENSIOACTIVOS Gemelo Copolímero en bloque Bola

11. L ibros de texto de Química Orgánica y de Bioquímica LÍMITE ENTRE LAS ZONAS POLAR Y NO POLAR Según Charles Tanford, 1972

12. TENSIÓN SUPERFICIAL

13. DISMINUCIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL

14. “ SURFACTANTE” Mala traducción de la palabra inglesa surfactant , que es una contracción de la expresión surfaceactive agent (agente de actividad superficial). El vocablo surfactant fue acuñado por la empresa GAF Corporation, de los Estados Unidos, como una marca registrada y, poco después (en 1950), la palabra fue de dominio público.

15. EMULSIONES ESTABILIZADAS POR TENSIOACTIVOS

16. Interfase de una emulsión agua en aceite

17. BALANCE HIDROFÍLICO-LIPOFÍLICO (HLB) Es un concepto ideado por Griffin (1949). En una emulsión, el valor del HLB del emulsionante intenta estimar la atracción simultánea que experimenta por las fases acuosa y oleosa.

18. BALANCE HIDROFÍLICO-LIPOFÍLICO (HLB) HLB ≈ 10 HLB bajo HLB alto

20. Lauril sulfato de sodio (HLB = 40) Dispersión transparente. >13 Monoestearato de PEG 400 (HLB = 11,6) Dispersión translúcida a transparente. 10-13 Span 20 (HLB = 8,6) Dispersión lechosa estable. 8-10 Span 40 (HLB = 6,7) Dispersión lechosa después de una agitación vigorosa. 6-8 Span 80 (HLB = 4,3) Poco dispersable. 3-6 Colesterol (HLB = 2,7) No se dispersa en agua. 1-4 EJEMPLO ASPECTO DE LA DISPERSIÓN ACUOSA HLB

21. CÁLCULO DEL VALOR DEL HLB, SEGÚN GRIFFIN Alcoholes de cadena larga polioxietilenados y sus ésteres Ésteres en general S = número de saponificación del éster. A = número de acidez del ácido del cual deriva el éster.

22. CÁLCULO DEL VALOR DEL HLB POR EL MÉTODO DE DAVIES

23. MÉTODO DE DAVIES Cloruro de cetil-trimetilamonio CH 3 = 4 x (-0,475)= -1,9 CH 2 = 11 x (-0,475) = -5,2 Amonio cuaternario = 22,0 HLB = 7 + 22,0 – 1,9 – 5,2 = 21,9

24. MÉTODO DE LITTLE (1978) (PARA TENSIOACTIVOS ANIÓNICOS Y NO IÓNICOS) δ = parámetro de solubilidad

25. CÁLCULO DEL VALOR DEL HLB DE MEZCLAS DE TENSIOACTIVOS, SEGÚN GRIFFIN (1949) Por ejemplo, el valor del HLB de una mezcla de 30 % m/m de Tween 80 (HLB = 15,0) y 70 % m/m de Span 80 (HLB = 4,3) es igual a, según Griffin:

26. DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL VALOR DEL HLB DE UN EMULSIONANTE Vaselina líquida = 50 mL Agua = 50 mL Mezcla emulsionante = La cantidad se determina empíricamente Proporción del tensioactivo en cuestión en la mezcla emulsionante 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 %

27. INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DEL EMULSIONANTE SOBRE LA ESTABILIDAD

28. Solubilizante. 15-18 Detergente. 13-15 Emulsionante (aceite en agua). 8-18 Humectante. 7-9 Emulsionante (agua en aceite). 4-6 USOS HLB

30. EMULSIÓN DEL TIPO ACEITE EN AGUA

31. EMULSIÓN DEL TIPO AGUA EN ACEITE

32. EFECTO DE LA RELACIÓN EN VOLUMEN DE LAS FASES SOBRE EL TIPO DE EMULSIÓN

34. EMULSIÓN NO ACUOSA

35. ag EMULSIÓN MÚLTIPLE AGUA EN ACEITE EN (W/O/W) Agua Agua Aceite

36. ag Aceite EMULSIÓN MÚLTIPLE ACEITE EN AGUA EN ACEITE (O/W/O) Aceite Agua

37. EMULSIÓN MÚLTIPLE

39. TEORÍA DE LA CUÑA ORIENTADA (HARKINS, DAVIES Y CLARK, 1917) Emulsión o/w estabilizada por un jabón monovalente Emulsión w/o estabilizada por un jabón divalente

40. TIPOS DE EMULSIONES SEGÚN EL TAMAÑO DE LOS GLÓBULOS Nanoemulsiones (miniemulsiones): Glóbulos de decenas de nanómetros hasta unos 500 nm. Macroemulsiones: Glóbulos visibles al microscopio óptico. .

41. Emulsión Transparente < 0,05 µm Emulsión gris semitransparente 0,05 a 0,1 µm Emulsión blanca azulada 0,1 µm a 1 µm Emulsión blanca lechosa > 1 µm ASPECTO TAMAÑO DE LOS GLÓBULOS

46. HLB REQUERIDO HLB req W/O HLB req O/W ACEITE 15 Alcohol cetílico 14 Aceite de ricino 8 12 Lanolina anhidra 4 10-11 Vaselina líquida

47. CÁLCULO DEL HLB REQUERIDO, SEGÚN GRIFFIN, PARA LA FASE OLEOSA DE UNA EMULSIÓN O/W % EN LA FASE OLEOSA % EN LA EMULSIÓN COMPONENTE 4,5 5,0 76,0 Emulsionante Glicerina Agua 20,69 3,0 Alcohol cetílico 10,34 1,5 Lanolina anhidra 68,97 10,0 Vaselina líquida

48. COMPOSICI ÓN DE LA MEZCLA EMULSIONANTE Tween 60 HLB = 14,9 Span 60 HLB = 4,7 T = 67,6 % S = 100 - T = 32,4 %

49. COMPOSICIÓN FINAL DE LA EMULSIÓN % EN LA EMULSIÓN COMPONENTE 4,5 x 0,324 = 1,5 4,5 x 0,676 = 3,0 5,0 76,0 Span 60 Tween 60 Glicerina Agua 3,0 Alcohol cetílico 1,5 Lanolina anhidra 10,0 Vaselina líquida

55. INVERSIÓN DE FASES INFLUENCIA DE LA PROPORCIÓN EN VOLUMEN DE LA FASE DISPERSA En algunas emulsiones se produce inversión cuando la fase dispersa supera cierta concentración. En una emulsión hipotética, formada por gotas del mismo tamaño e indeformables, la inversión de fases se produciría cuando la concentración de la fase dispersa es superior al 74,048 %, que corresponde al volumen ocupado por esferas rígidas en un acomodamiento compacto.

56. INVERSIÓN DE FASES INFLUENCIA DEL AGREGADO DE ÁCIDOS O BASES Una emulsión del tipo o/w, estabilizada con estearato de trietanolamonio (HLB= 20) y un emulsionante de bajo HLB, puede invertirse por agregado de un ácido. C 17 H 35 COO(CH 2 OHCH 2 ) 3 NH + HCl C 17 H 35 COOH + (CH 2 OHCH 2 ) 3 NHCl estearato de trietanolamonio ácido esteárico cloruro de trietanolamonio

57. INVERSIÓN DE FASES INFLUENCIA DEL AGREGADO DE CATIONES Una emulsión del tipo o/w, estabilizada con un jabón de un metal monovalente, puede invertirse en presencia de un catión polivalente. 2 C 17 H 35 COOK + Ca 2+ (C 17 H 35 COO) 2 Ca + 2K + Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ agua K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + aceite

58. INVERSIÓN DE FASES INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA En los emulsionantes polioxietilenados, el valor del HLB disminuye al aumentar la temperatura debido a la rotura de uniones puente hidrógeno. Por lo tanto, elevando la temperatura se puede producir la inversión de una emulsión o/w a w/o. C 16 H 33 -O-CH 2 -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -OH H H O H H O H H O H H O H H O

63. FORMA DE LOS GLÓBULOS Emulsión inestable.

64. DISTRIBUCIÓN DEL TAMAÑO DE LOS GLÓBULOS Métodos instrumentales. Medición directa por observación con microscopio. A partir de microfotografías.